CN110779989A - 一种超声波三维重建的物料监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超声波三维重建的物料监测系统及方法。通过信息采集模块采集待检测物料的二维超声图像信息和待检测物料的位置参数信息;超声成像设备与信息采集模块连接,超声成像设备显示二维超声图像信息;时间同步模块与信息采集模块连接,时间同步模块将超声重建服务器接收的二维超声图像信息与待检测物料的位置参数信息对应;超声重建服务器分别与超声成像设备和时间同步模块连接,三维重建服务器根据二维超声图像信息和对应的支架参数信息,对待检测物料进行三维重建,得到被检测物料的三维图像,三维重建服务器根据被检测物料的三维图像与物料固有示意图像判断被检测物料是否合格。本发明能够提高生产效率以及获得物料的详细信息。
Description
技术领域
本发明涉及物料监测领域,特别是涉及一种超声波三维重建的物料监测系统及方法。
背景技术
工业生产线是生产制造过程中最重要的一环,生产线主要是对物料进行加工、输送,物料的生产状态直接关系到生产制造的成败。传统的物料监控方法存在一些安全隐患,例如,管理员无法实时监控整个环节,对于物料的信息状态获得有限,而且随着生产规模的扩大,需要更加详尽的物料参数。传统的监测手段已经跟不上时代的步伐,新型的物料监测对于生产过程意义重大。传统的监测方法一种为人工测量,剔除不合格的产品,成本较低,但是效率低下;另一种为激光扫描,虽然效率提高,但是对于一些内部复杂的零部件,激光衰减较为严重,得到的数据并不是非常详细,而且光电传感器也比较容易收到外部影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声波三维重建的物料监测系统及方法,能够提高生产效率以及获得物料的详细信息。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种超声波三维重建的物料监测系统,包括:信息采集模块、超声成像设备、三维重建服务器和时间同步模块;
所述信息采集模块用于采集待检测物料的二维超声图像信息和所述待检测物料的位置参数信息;所述超声成像设备与所述信息采集模块连接,所述超声成像设备用于显示所述二维超声图像信息;所述时间同步模块与所述信息采集模块连接,所述时间同步模块用于将所述超声重建服务器接收的所述二维超声图像信息与所述待检测物料的位置参数信息对应;所述超声重建服务器分别与所述超声成像设备和所述时间同步模块连接,所述三维重建服务器用于根据所述二维超声图像信息和对应的所述支架参数信息,对所述待检测物料进行三维重建,得到所述被检测物料的三维图像,所述三维重建服务器中存储物料固有示意图像,所述三维重建服务器用于根据所述被检测物料的三维图像与所述物料固有示意图像判断所述被检测物料是否合格。
可选的,还包括显示模块,所述显示模块与所述三维重建服务器连接,所述显示模块用于显示所述被检测物料的三维图像。
可选的,所述显示模块采用显示器,所述显示器的数量为1台或多台。
可选的,所述信息采集模块还包括:圆形导轨、超声探头、支架和支架控制模块,所述支架位于所述圆形导轨上,所述超声探头位于所述支架上,所述支架与所述支架控制模块连接,所述支架控制模块用于控制所述支架移动、升降和伸缩,所述超声探头相对待检测物料的位置随支架的运动而发生改变,所述支架控制模块分别与所述时间同步模块和所述三维重建服务器连接。
可选的,所述支架包括水平板和竖直板,所述竖直板与所述圆形导轨连接,所述水平板位于在所述竖直板的上方,所述超声探头位于所述水平板靠近所述圆形导轨圆心的一端,所述被检测物料位于所述圆形导轨圆心的位置上。
一种超声波三维重建的物料监测方法,包括:
获取物料固有示意图像;
获取被检测物料的三维图像;
根据所述被检测物料的三维图像与所述物料固有示意图像判断所述被检测物料是否合格。
可选的,所述获取被检测物料的三维图像,具体包括:
实时采集多个所述被检测物料的二维图像信息和对应时刻的位置参数信息;
根据各所述二维图像信息和对应时刻的位置参数信息,构建被检测物料的三维图像。
可选的,所述根据所述被检测物料的三维图像与所述物料固有示意图像判断被检测物料是否合格,具体包括:
根据所述被检测物料的三维图像与所述物料固有示意图像判断二者图像是否重合;
若是,则所述被检测物料合格;
若否,则所述被检测物料不合格。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明基于超声波成像的三维重建技术,利用传统的二维成像设备,结合图像采集的位置信息构建物料的三维图像。超声成像设备可以获得被检测物料的某个剖面的二维图像信息,要想得到详细的物料信息,可以通过移动信息采集模块来进行多次采样并且通过采样得到的二维图像信息构建待检测物料的三维图像,可以提高生产效率以及获得物料的详细信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明超声波三维重建的物料监测系统结构图;
图2为本发明信息采集模块组成示意图;
图3为本发明超声波三维重建的物料监测方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种超声波三维重建的物料监测系统及方法,能够提高生产效率以及获得物料的详细信息。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明超声波三维重建的物料监测系统结构图。如图1所示,一种超声波三维重建的物料监测系统,包括:信息采集模块1、超声成像设备2、三维重建服务器4和时间同步模块3;
所述信息采集模块1用于采集待检测物料的二维超声图像信息和所述待检测物料的位置参数信息;所述超声成像设备2与所述信息采集模块1连接,所述超声成像设备2用于显示所述二维超声图像信息;所述时间同步模块3与所述信息采集模块1连接,所述时间同步模块3用于将所述超声重建服务器接收的所述二维超声图像信息与所述待检测物料的位置参数信息对应,即同步待检测物料的位置参数信息以及物料表面采集的二维超声图像信息;所述超声重建服务器分别与所述超声成像设备2和所述时间同步模块3连接,所述三维重建服务器4用于根据所述二维超声图像信息和对应的所述支架参数信息,对所述待检测物料进行三维重建,得到所述被检测物料的三维图像,所述三维重建服务器4中存储物料固有示意图像,所述三维重建服务器4用于根据所述被检测物料的三维图像与所述物料固有示意图像判断所述被检测物料是否合格,判断物料固有示意图像与被检测物料的三维图像是否完全重合来确定出不重叠的信号为缺陷信号,有缺陷信号代表所述待检测物料有缺陷。
三维重建服务器4将计算所得的待检测物料的位置信息在三维坐标系中按照相对位置依次排列,对于相对应时刻的二维超声图像信息,标记该图像的中心坐标,将图像中心坐标与超声探头12在三维空间坐标系中的对应坐标重合,将图像移动到超声探头12坐标所在点的切面,按照以上方法对所有采样时刻的二维超声图像信息和待检测物料的位置信息重复操作,剔除误差较大的点,并且对最后得到的三维图像进行平滑处理,得到最终的被检测物料的三维图像。
超声波三维重建的物料监测系统还包括显示模块5,所述显示模块5与所述三维重建服务器4连接,所述显示模块5用于显示所述被检测物料的三维图像。
所述显示模块5采用显示器,所述显示器的数量为1台或多台。在显示器上显示待检测物料图像与物料固有示意图像,将二者进行比对,不重叠的区域即为缺陷信号,检测人员通过缺陷信号确定出生产线上存在的问题,能够通过远程指挥物料生产线运作。
图2为本发明信息采集模块1组成示意图。如图2所示,所述信息采集模块1还包括:圆形导轨11、超声探头12、支架13和支架控制模块(图中未示出),所述支架13位于所述圆形导轨11上,所述超声探头12位于所述支架13上,所述支架13与所述支架13控制模块连接,所述支架13控制模块用于控制所述支架13移动、升降和伸缩,所述超声探头12相对待检测物料的位置随支架13的运动而发生改变,所述支架13控制模块分别与所述时间同步模块3和所述三维重建服务器4连接。
所述支架13包括水平板和竖直板,所述竖直板与所述圆形导轨11连接,所述竖直板能够按照设定方向沿着圆形导轨11移动,所述水平板位于在所述竖直板的上方,所述水平板可在所述竖直板上上下移动或者在水平面上伸缩,所述超声探头12位于所述水平板靠近所述圆形导轨11圆心的一端,所述被检测物料位于所述圆形导轨11圆心的位置上。水平板可以利用调节支架的参数计算出支架13尖端的坐标,同时水平板可以沿着水平方向收缩拉伸和垂直方向的上升下降同时在水平板尖端固定超声探头12,支架控制模块通过发送指令来对支架13进行操作,从而实现从各个角度对待检测物料进行信息采集。支架13靠近待检测物料设置,调节超声探头12的位置以贴近物料表面位置为最佳,使用所述超声探头12在待检测物料上调整角度,使超声探头12接收到的反馈信号最佳。支架13放置在装有圆形导轨11的检测平台上,支架底座可以沿着圆形导轨11移动,在支架13的尖端固定超声探头,通过向支架控制模块发送指令的方式调节超声探头12的位置,超声探头12向放置在工作平台上的待检测物料发射固定频率的超声波,超声波经过待检测物料表面以及内部结构的反射被超声探头12所采集,反射信息传递给超声成像设备2用以构建二维超声图像,超声成像设备2通过缆线将检测到的图像传递到三维重建服务器4中;
在工作平台上安装固定超声探头12的支架,垂直板能在导轨上的移动启停,水平板能够伸缩和沿着垂直板升降。垂直板垂直于平台安装在布置在检测平台上的圆形导轨上,水平板与垂直板连接并且垂直于垂直板,方向为指向圆形导轨11圆心的方向,与检测平台平行放置。水平板可以沿着垂直板的方向垂直升降,沿着自身的方向水平伸缩。操作支架控制模块向支架13发送指令,实现支架13的移动、升降、伸缩功能,此时,超声探头12也随支架13进行位置变换。将平台上布置的导轨圆心设置为原点,平台上布置的圆形导轨的半径为R,竖直板的底端坐标即为(Rcosα,Rsinα),其中α为水平板的方向向量与x轴的偏角,水平板与检测平台之间的高度为H,伸缩长度为L,通过支架13伸缩的长度以及支架13旋转的角度可以计算出超声探头12的三维坐标为((R-L)cosα,(R-L)sinα,H),通过超声探头12的三维坐标能够得到待检测物料的位置信息。
本发明相比于传统的监测方法具有效率高,应用广的优点。数据的采集、传输、计算和处理全部由计算机完成,对于一些内部结构较为复杂的零部件,超声波可以进入物料内部进行探测,应用的领域更为广阔。利用三维重建的方法,可以直观且精确的观察到物料的三维模型,将构造出来的模型与标准模型相比较,可以快速得到物料的偏差部分,进而可以及时发现生产线上产生偏差的问题。远程终端可以使管理员不需要亲临现场就能够了解现场生产状况,大大方便了生产管理。
图3为本发明超声波三维重建的物料监测方法流程图。如图3所示,一种超声波三维重建的物料监测方法包括:
步骤301:获取物料固有示意图像。
步骤302:获取被检测物料的三维图像,具体包括:
实时采集多个所述被检测物料的二维图像信息和对应时刻的位置参数信息;
根据各所述二维图像信息和对应时刻的位置参数信息,构建被检测物料的三维图像。
步骤303:根据被检测物料的三维图像与物料固有示意图像判断被检测物料是否合格,具体包括:
根据所述被检测物料的三维图像与所述物料固有示意图像判断二者图像是否重合;
若是,则所述被检测物料合格;
若否,则所述被检测物料不合格。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种超声波三维重建的物料监测系统,其特征在于,包括:信息采集模块、超声成像设备、三维重建服务器和时间同步模块;
所述信息采集模块用于采集待检测物料的二维超声图像信息和所述待检测物料的位置参数信息;所述超声成像设备与所述信息采集模块连接,所述超声成像设备用于显示所述二维超声图像信息;所述时间同步模块与所述信息采集模块连接,所述时间同步模块用于将所述超声重建服务器接收的所述二维超声图像信息与所述待检测物料的位置参数信息对应;所述超声重建服务器分别与所述超声成像设备和所述时间同步模块连接,所述三维重建服务器用于根据所述二维超声图像信息和对应的所述支架参数信息,对所述待检测物料进行三维重建,得到所述被检测物料的三维图像,所述三维重建服务器中存储物料固有示意图像,所述三维重建服务器用于根据所述被检测物料的三维图像与所述物料固有示意图像判断所述被检测物料是否合格。
2.根据权利要求1所述的超声波三维重建的物料监测系统,其特征在于,还包括显示模块,所述显示模块与所述三维重建服务器连接,所述显示模块用于显示所述被检测物料的三维图像。
3.根据权利要求2所述的超声波三维重建的物料监测系统,其特征在于,所述显示模块采用显示器,所述显示器的数量为1台或多台。
4.根据权利要求1所述的超声波三维重建的物料监测系统,其特征在于,所述信息采集模块还包括:圆形导轨、超声探头、支架和支架控制模块,所述支架位于所述圆形导轨上,所述超声探头位于所述支架上,所述支架与所述支架控制模块连接,所述支架控制模块用于控制所述支架移动、升降和伸缩,所述超声探头相对待检测物料的位置随支架的运动而发生改变,所述支架控制模块分别与所述时间同步模块和所述三维重建服务器连接。
5.根据权利要求4所述的超声波三维重建的物料监测系统,其特征在于,所述支架包括水平板和竖直板,所述竖直板与所述圆形导轨连接,所述水平板位于在所述竖直板的上方,所述超声探头位于所述水平板靠近所述圆形导轨圆心的一端,所述被检测物料位于所述圆形导轨圆心的位置上。
6.一种超声波三维重建的物料监测方法,其特征在于,包括:
获取物料固有示意图像;
获取被检测物料的三维图像;
根据所述被检测物料的三维图像与所述物料固有示意图像判断所述被检测物料是否合格。
7.根据权利要求6所述的超声波三维重建的物料监测方法,其特征在于,所述获取被检测物料的三维图像,具体包括:
实时采集多个所述被检测物料的二维图像信息和对应时刻的位置参数信息;
根据各所述二维图像信息和对应时刻的位置参数信息,构建被检测物料的三维图像。
8.根据权利要求6所述的超声波三维重建的物料监测方法,其特征在于,所述根据所述被检测物料的三维图像与所述物料固有示意图像判断被检测物料是否合格,具体包括:
根据所述被检测物料的三维图像与所述物料固有示意图像判断二者图像是否重合;
若是,则所述被检测物料合格;
若否,则所述被检测物料不合格。
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